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farbstoffe 54 Natürlich prickelnd Wein und Champagner – da steckt mehr drin Ob bewusst oder unbewusst – Farben bestimmen unser Leben, und das beschäftigt Kleidungshersteller und Automobilbauer genauso wie Lebensmittelproduzenten. Letztere sind bestrebt, verarbeiteten Lebensmitteln durch Färbung ein stets frisches, natürliches Aussehen zu verleihen. Die Erkenntnisse der modernen Lebensmittelforschung haben den bislang üblichen Praktiken einen Riegel vorgeschoben, gleichzeitig aber auch neue Wege aufgezeigt. Graue Lebensmittel im Supermarkt? Fehlanzeige! Die Farbe stellt eine der bedeutendsten Eigenschaften pflanzlicher Lebensmittel dar und beeinflusst neben Geschmack, Textur und ökonomischen Erwägungen ganz wesentlich das Kaufverhalten der Konsumenten. Vereinfachend lässt sich die Verbrauchererwartung folgendermaßen zusammenfassen: brillant und bunt = gesund, frisch, bekömmlich. Um den ursprünglichen Farbeindruck eines Lebensmittels wiederherzustellen, d. h. prozessbedingte Farbverluste zu kompensieren, rohwarenabhängige Schwankungen des Farbeindrucks auszugleichen und unansehnliche Lebensmittel farblich aufzuwerten, werden deshalb verarbeiteten Lebensmitteln seit jeher synthetische Farbstoffe zugesetzt. Aufgrund gesundheitlicher Bedenken wird deren Einsatz jedoch zunehmend vom Verbraucher abgelehnt. Als vielversprechende Alternative haben sich natürliche Pigmente, dar- Lyophilisierter Traubentresterextrakt unter insbesondere die Anthocyane, erwiesen. Lebensmittelproduzenten sind deshalb bestrebt, diese natürlichen Farbstoffe für die Verarbeitung in Lebensmitteln nutzbar zu machen. Auslaufmodelle: synthetische Lebensmittelfarbstoffe Trotz ihrer hervorragenden Stabilitätseigenschaften, der brillanten Farbtöne und geringen Herstellungskosten sind synthetische Lebensmittelfarbstoffe aufgrund gesundheitlicher Bedenken beim Verbraucher zunehmend in Misskredit geraten. Toxikologische Befunde führten zum Verbot einiger Vertreter (z. B. Buttergelb), zahlreiche weitere sind aber nach wie vor für die Anwendung in Lebensmitteln zugelassen. In einer kürzlich veröffentlichten Studie wurde allerdings bei Kleinkindern eine signifikante Zunahme des Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Syndroms (ADHS) bei Aufnahme synthetischer Lebensmittelfarbstoffe über die Nahrung beobachtet [1]. Obwohl die Studie aufgrund von Mängeln kritisiert wurde, führen derartige Untersuchungen zur zunehmenden Verunsicherung der Verbraucher und der damit einhergehenden generellen Ablehnung synthetischer Lebensmittelzusätze. Was hat Champagner mit Lebensmittelfärbung zu tun? Das in Hohenheim entwickelte Verfahren zur Gewinnung von Anthocyanen aus Traubentrestern stieß auch in der Champagne auf großes Interesse. Da Dr. Dietmar R. Kammerer, Prof. Dr. Reinhold Carle Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie Lehrstuhl Lebensmittel pflanzlicher Herkunft Buntes und Gesundes aus der Natur Dieser Trend hat die Lebensmittelforscher auf den Plan gerufen. Die Natur stellt eine breite Palette brillanter Farben zur Verfügung, die von verschiedenen Stoffklassen hervorgerufen werden. So sind Chlorophylle für das leuchtende Grün vieler Blätter verantwortlich, Carotinoide färben Karotten, Tomaten und Wassermelonen ansprechend orange bzw. rot, Betalaine verleihen roten Beeten einen satten Farbton, und Anthocyane, die im Pflanzenreich besonders weit verbreitet sind, lassen z. B. Erdbeeren, Weintrauben, Johannisbeeren oder Kirschen leuchtend rot erscheinen. Für viele dieser Verbindungen wurden in der Literatur gesundheitsfördernde Effekte beschrieben, was deren Verwendung als Ersatz für synthetische Pigmente zudem erstrebenswert erscheinen lässt. Anthocyane werden schon seit mehreren Jahrzehnten z. B. aus Traubenschalen zur Gewinnung eines natürlichen Lebensmittelfarbstoffes (E 163) extrahiert. Um die Farbausbeute zu verbessern, erfolgt die Anthocyangewinnung in der Regel unter Verwendung von Sulfit, da sich dieses mit den Pigmenten in einer Additionsreaktion zu besser löslichen Verbindungen umsetzt (Abb. 1). Die Extrakte werden anschließend zur Abtrennung des Sulfits erhitzt. Eine vollständige Entfernung ist allerdings in der Praxis nicht möglich, was als Problem anzusehen ist, denn die Verwendung von Sulfit in Lebensmitteln wird generell als bedenklich eingestuft, da bei Abb. 1 Reaktion eines Anthocyans (links) mit Sulfit unter Bildung des besser wasserlöslichen Sulfonsäureaddukts (rechts) Foto: www.photocase.de | naosun bei der Champagner-Herstellung aus den roten Trauben Pinot Noir und Pinot Meunier die Anthocyane weitgehend in den Traubenschalen verbleiben, eignen sich die hierbei anfallenden Trester ganz besonders für die Gewinnung färbender Extrakte. Seitens der Champagner-Wirtschaft ist daran gedacht, dieses innovative Verfahren zur Verwertung der Trester einzusetzen. Dem Forscherteam der Universität Hohenheim wurde deshalb anlässlich der VITeff 2007, einer zweijährlich stattfindenden Messe für die Sekt- und Champagnertechnologie in Epernay, Frankreich, für die Entwicklung des Verfahrens zur Gewinnung phenolischer Verbindungen aus Traubentrester der Prix à l´Innovation 2007 verliehen. empfindlichen Verbrauchern nach Verzehr sulfitierter Lebensmittel pseudoallergische Reaktionen hervorgerufen werden können. Nach geltender Gesetzgebung (EU- Allergenkennzeichnungsverordnung) muss deshalb SO 2 bei Überschreitung von 10 ppm Rückstandsmenge auf der Lebensmittelverpackung deklariert werden. Daneben zerstört Sulfit auch die Vitamine B1 und B9 in flüssigen Produkten nahezu vollständig. „Blanc de Noir!“ Quelle für die Anthocyangewinnung Vor diesem Hintergrund wurde am Lehrstuhl Lebensmittel pflanzlicher Herkunft nach sulfitfreien Alternativen zu dem beschriebenen Extraktionsverfahren gesucht. Als Anthocyanquelle wurde Traubentrester, also die bei der Weinbereitung anfallenden Pressrückstände, die im Wesentlichen aus den Traubenhäuten und -kernen bestehen, ausgewählt. Die Anthocyane, die in den Häuten lokalisiert sind, werden bei der Herstellung von Rosé und Champagner (blanc de noir!) kaum extrahiert. Deshalb sind die Trester in der Regel sehr anthocyanreich und eignen sich hervorragend zur Gewinnung natürlicher Lebensmittelfarbstoffe im Sinne einer ganzheitlichen Verwertung der Traube [2,3]. Das in Hohenheim entwickelte innovative Verfahren bedient sich des enzymatischen Aufschlusses der Traubenhautzellwände unter Verwendung pektinolytischer und cellulolytischer Enzym- ■ 04/08
Dietmar R. Kammerer studierte Lebensmittelchemie an den Universitäten Stuttgart und Hohenheim. Nach der Promotion im Jahr 2005 bei Prof. Carle war er ein Jahr lang als Post-Doc am Horticulture and Food Research Institute of New Zealand Ltd. in Auckland, Neuseeland, tätig. Seit seiner Rückkehr nach Deutschland im Jahr 2006 ist er als Habilitand am Lehrstuhl Lebensmittel pflanzlicher Herkunft des Instituts für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universität Hohenheim tätig. präparate. Hierzu werden die Trester in Wasser suspendiert und nach mechanischer Zerkleinerung der Traubenhäute mit einem Enzymcocktail behandelt. Der enzymatische Aufschluss der Zellwandmatrix bewirkt eine verbesserte Freisetzung der Anthocyane und damit erhöhte Extraktionsausbeuten, da die Zellwände die wesentliche Hürde darstellen, die bei der Extraktion überwunden werden muss. Vergleichende Untersuchungen zeigten, dass durch die enzymunterstützte Extraktion ebenso gute Anthocyanausbeuten erzielt werden können wie mit dem Sulfitverfahren, ohne aber dessen nachteilige Effekte aufzuweisen [4,5]. In einem weiteren Verfahrensschritt wurden die so gewonnenen Tresterextrakte mittels der Adsorbertechnologie aufgearbeitet (Abb. 2). Mit lebensmitteltauglichen Adsorberharzen lassen sich die natürlichen Pigmente aufreinigen und aufkonzentrieren, sodass hochangereicherte Anthocyanpräparate für die Lebensmittelfärbung erhalten werden können [6]. Aufgrund ihres antioxidativen Potenzials besitzen Anthocyane daneben Alkohol Reinhold Carle nach dem Studium der Biologie, Chemie und Pharmazie promovierte er 1979 an der Universität Tübingen. Von 1982 bis 1994 war er Leiter der Pharmazeutischen Entwicklung Naturstoffe der ASTA Medica AG. Er habilitierte sich 1993 für das Fach Pharmazeutische Biologie an der Universität Regensburg. Von 1994 bis 1996 war er Direktor und Professor am Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte in Berlin. Seit 1996 hat er den Lehrstuhl Lebensmittel pflanzlicher Herkunft am Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universität Hohenheim inne. Säulenbeladung Elution Abb. 2 Adsorptive Gewinnung der Anthocyane aus einem Rotwein-Tresterextrakt 04/08 ■ potenziell gesundheitsfördernde Eigenschaften, denen seit den Entdeckungen um das „French Paradox“ zunehmend Interesse geschenkt wird. Auch aus diesem Grund ist die Gewinnung von Anthocyanen aus pflanzlichen Rohstoffen zum Einsatz in Lebensmitteln lohnenswert. Literatur beim Autor > dietmark@unihohenheim.de French Paradox 1991 wurde in der Sendung „60 minutes“ des Sender CBS in den USA der Begriff „French Pardox“ übernacht bekannt. Dr. Serge Renaud zeigte dort einigen Millionen Amerikanern, dass Menschen in der Nähe von Montpellier in Südfrankreich weniger an Herz-Kreislauf-Erkrankungen erkranken, obwohl sie sehr fette Nahrung zu sich nehmen. Diese Tatsache wurde damit begründet, dass dort viel Rotwein mit einem hohen Gehalt an Polyphenolen (Tanninen) getrunken werden, welche das Cholesterin „bekämpfen“. Es war somit belegt, dass Wein – vor allem Rotwein – gesund sein kann. 55 Partners in Excellence Das Beste aus drei Welten FRIATEC FRIDURIT ® vollkeramische Labortischplatten – Ästhetik und Sicherheit auch unter härtesten Bedingungen Laborarmaturen Reinstgasarmaturen Notduschen- Einrichtungen für den professionellen Anwender TRESPA TopLab Plus ist anti-mikrobiell wirksam, lässt Bakterien keine Chance www.broen.de www.friatec.de www.trespa.com FL 456
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